《電容器的電容》課件4

8電容器的電容溫故知新1．以下與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)的幾個(gè)公式的說法中，正確的有 (

)A．公式U＝Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)B．只要電場(chǎng)中電場(chǎng)線是直線，公式U＝Ed就適用答案：ACD精彩回眸2．圖1－8－1中平行金屬板A、B之間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，A、B間電壓為600V，A板帶正電，接地，A、B兩板間距12cm，C點(diǎn)離A板4cm.求：C點(diǎn)的電勢(shì)．圖1－8－1答案：－200V一、電容器1．電容器：兩個(gè)相互

又彼此

的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器．2．電容器的充電和放電(1)充電：①定義：使電容器兩極板帶上________電荷的過程叫做充電．如圖1－8－2.②特征：兩極板所帶等量異種電荷均勻分布在兩極板相對(duì)的

，充電的過程是將電場(chǎng)能儲(chǔ)存在電容器中．新知梳理靠近絕緣等量異種內(nèi)側(cè)(2)放電：①定義：使充電后的電容器

電荷的過程叫做放電．如圖1－8－3.②特征：放電過程是儲(chǔ)存在電場(chǎng)中的

轉(zhuǎn)化為其他形式的能．圖1－8－2

圖1－8－3失去電場(chǎng)能3．電容器的帶電荷量：是指其中一個(gè)

所帶電荷量的絕對(duì)值．二、電容1．定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的

，叫做電容器的電容．2．定義式：C＝

.3．單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F.常用單位還有微法(μF)和皮法(pF)，量值關(guān)系：1F＝

μF＝1012pF.極板比值106三、平行板電容器的電容1．平行板電容器(1)基本結(jié)構(gòu)：由兩塊彼此絕緣、互相靠近的____金屬板組成，是最簡(jiǎn)單的，也是最基本的電容器．(2)帶電特點(diǎn)：兩極板電荷

異號(hào)，分布在相對(duì)兩板的內(nèi)側(cè)．(3)板間電場(chǎng)：板間形成

，場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝U/d，方向垂直板面．平行等量勻強(qiáng)電場(chǎng)2．實(shí)驗(yàn)：探究影響電容的幾個(gè)因素(1)實(shí)驗(yàn)方法：

．(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄坑绊懫叫邪咫娙萜麟娙莸囊蛩兀?3)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)析：如圖1－8－4甲、乙、丙．控制變量法圖1－8－4(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①

．②

．③兩極板間插入電介質(zhì)時(shí)比不插入電介質(zhì)時(shí)電容大．3．公式：C＝

.C∝S(Q、d不變)特別提醒：(1)此式為決定式，由此式可以看出，電容C與其所帶電荷量Q及兩極板間電壓U均無關(guān)，完全由電容器本身決定．(2)k為靜電力常量，d為極板間的距離，S為極板正對(duì)面積．(3)εr是一個(gè)常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)．四、常見的電容器1．分類(1)按電介質(zhì)分空氣電容器、

電容器、

電容器、陶瓷電容器、

電容器、

電容器等．(2)按是否可變分

電容器、

電容器等．2．電容器的符號(hào)(1)：固定電容器，其電容C是不變的．云母紙質(zhì)滌綸電解可變固定(2)：電解電容器，有“＋”“－”極之分，連接時(shí)不能接錯(cuò)．(3)：可變電容器，一般是改變兩絕緣片的正對(duì)面積或其間距來改變電容．3．電容器的擊穿電壓和額定電壓(1)擊穿電壓：電容器兩極板間電壓超過某一數(shù)值時(shí)，電介質(zhì)被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓為電容器的擊穿電壓．電容器正常工作時(shí)的電壓應(yīng)低于擊穿電壓．(2)額定電壓：電容器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受的電壓，額定電壓低于擊穿電壓．合作探究1．電容器是一個(gè)儀器，而電容是一個(gè)物理量．2．電容器的電荷量是一個(gè)極板上電荷量的絕對(duì)值．3．電容的物理意義：電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量．其數(shù)值等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器所帶的電荷量，需要的電荷量多，表示電容器的電容大．在電容器兩極板間電勢(shì)差相同的情況下，電容越大的電容器極板上所帶的電荷量越多．1．關(guān)于電容器，下列說法中正確的是(

)B．對(duì)一固定的電容器，它的帶電量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變C．電容器的帶電量Q為兩極板所帶電荷量的總和D．對(duì)平行板電容器，當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，其電容變大答案：B1．充電過程的特點(diǎn)(1)充電電流：電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電流強(qiáng)度由大到小．(2)電容器所帶電荷量增加．(3)電容器兩極板間電壓升高．圖1－8－5(4)電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)．(5)充電后，電容器從電源中獲取的能量稱為電場(chǎng)能(如圖1－8－5)．2．放電過程特點(diǎn)(1)放電電流：電流方向是從正極板流出，電流是由大變??；(2)電容器上電荷量減少；圖1－8－6(3)電容器兩極板間電壓降低；(4)電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度減弱；(5)電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如圖1－8－6)．2．如圖1－8－7所示，電源電壓恒定，則接通開關(guān)S的瞬間，通過電阻R的電流方向是從______到______；平行板電容器充電穩(wěn)定后，在將兩板間距離增大的過程中，通過R的電流方向是從______到______；如果電容器充電平衡后，先斷開S，再將兩板間圖1－8－7距離增大，在此過程中，R上______(選填“有”或“無”)電流通過．量Q＝CU，因?yàn)閁不變，所以電荷量Q減小，即電流方向由B到A；將開關(guān)斷開后，因?yàn)殡娙萜鲙щ姾闪坎蛔?，所以無論如何調(diào)節(jié)板間距離，均無電流通過．答案：A

B

B

A無兩個(gè)公式C＝Q/U和C＝εrS/4πkd有何區(qū)別？3．對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說法中正確的是 (

)A．將兩極板的間距加大，電容將增大B．將兩極板平行錯(cuò)開，使正對(duì)面積減小，電容將減小C．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等，厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等，厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大解析：影響平行板電容器電容大小的因素有：(1)隨正對(duì)面積的增大而增大；(2)隨兩極板間距離的增大而減??；(3)在兩極板間放入電介質(zhì)，電容增大．由此可知B、C選項(xiàng)正確．對(duì)D選項(xiàng)，實(shí)際上是減小了平行板的間距，所以D也對(duì)．故正確選項(xiàng)為B、C、D.答案：BCD1．平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器兩極板與電池兩極相連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器始終連接在電池上，因此兩板間的電壓保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況．2．平行板電容器充電后，切斷與電池的連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器充電后，切斷與電池的連接，使電容器的帶電荷量保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況．另外，還可以認(rèn)為一定量的電荷對(duì)應(yīng)著一定數(shù)目的電場(chǎng)線，若電荷量不變，則電場(chǎng)線的數(shù)目不變，當(dāng)兩板間距離變化時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)不變，因U＝E·d，U改變，當(dāng)兩板正對(duì)面積變化時(shí)，引起電場(chǎng)線的疏密程度發(fā)生了改變，如圖1－8－8所示，電容器的電荷量不變，正對(duì)面積減小時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)增大．同理，電壓也變．圖1－8－84．如圖1－8－9所示，平行金屬板A，B組成的電容器，充電后與靜電計(jì)相連．要使靜電計(jì)指針張角變大，下列措施中可行的是 (

)A．將A板向上移動(dòng)B．將B板向右移動(dòng)C．將A、B之間充滿電介質(zhì)D．將A板放走部分電荷圖1－8－9解析：首先要搞清楚電路的結(jié)構(gòu)，明確靜電計(jì)測(cè)量的是電容器兩極間的電壓；再者是要明確各個(gè)選項(xiàng)中是電容器的電壓不變還是帶電荷量不變，然后根據(jù)題設(shè)條件運(yùn)用相應(yīng)的公式分別進(jìn)行討論，確定選項(xiàng)．當(dāng)B板右移時(shí)，極板間距d增大，可知C減小，U增大，靜電計(jì)的張角變大，選項(xiàng)B正確．極板間插入電介質(zhì)，介電常數(shù)εr增大，從而電容C增大，U減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．當(dāng)A板放走部分電荷，極板的帶電荷量Q減小，而C不變，故U減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．故正確答案為A、B.答案：AB做一做用傳感器觀察電容器的放電過程電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，……點(diǎn)撥：(1)狹長(zhǎng)的矩形面積表示電流與時(shí)間的乘積，即在一段時(shí)間內(nèi)所放電荷量．(2)全部放電過程中所釋放的電荷量，等于曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積．所以只需要查一下小方格的個(gè)數(shù)，用每個(gè)方格的面積乘以方格的格數(shù)即可得放電電量．查格數(shù)時(shí)，多于半個(gè)格的按一個(gè)計(jì)算，不到半個(gè)格的舍去．(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，估算出電容器的電容約為400μF.典例精析【例1】下列關(guān)于電容的說法正確的是 (

)A．電容器簡(jiǎn)稱電容B．電容器A的電容比B的大，說明A的帶電荷量比B多C．電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量D．由公式C＝Q/U知，電容器的電容與電容器兩極板間的電壓成反比，與電容器所帶的電荷量成正比解析：電容器和電容是兩個(gè)不同的概念，A錯(cuò)；電容器A的電容比B的大，只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強(qiáng)，與是否帶電無關(guān)，B錯(cuò)；電容器的電容大小和它所帶的電荷量、兩極板間的電壓等無關(guān)，D錯(cuò)．通過本題，我們對(duì)公式C＝Q/U有了進(jìn)一步的理解，電容器的電容只由電容器本身決定．答案：C

下列四個(gè)選項(xiàng)是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)電荷量Q、電壓U、電容C之間相互關(guān)系的圖象，其中正確的有 (

)解析：電容器的電容C與Q、U無關(guān)，A錯(cuò)，B、D正確；由Q＝CU知，Q與U成正比，所以C正確．答案：BCD【例2】如圖1－8－10所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，開關(guān)S合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是(

)圖1－8－10A．使A、B兩板靠近一些B．使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C．?dāng)嚅_S后，使B板向右平移一些D．?dāng)嚅_S后，使A、B正對(duì)面積減小一些思路點(diǎn)撥：答案：CD反思領(lǐng)悟：(1)平行板電容器動(dòng)態(tài)分析的基本思路：(2)靜電計(jì)是測(cè)量電勢(shì)差的儀器，不能用于測(cè)直流電路中兩點(diǎn)的電壓．靜電計(jì)張角大，說明極板間電勢(shì)差大．一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷(帶電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖1－8－11所示，以E表示電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，U表示電容器兩極板間的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能．若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則 (

)圖1－8－11A．U變小，E不變

B．E變大，W變大C．U變小，W不變

D．U不變，W不變場(chǎng)強(qiáng)度E保持不變，由于板間距離d減小，據(jù)U＝Ed可知，電容器兩極板間的電壓U變?。捎趫?chǎng)強(qiáng)E保持不變，因此，P點(diǎn)與接地的負(fù)極板間的電勢(shì)差保持不變，即P點(diǎn)的電勢(shì)保持不變，因此電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能W保持不變，所以本題的正確答案是A、C.答案：AC電容器與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用【例3】如圖1－8－12所示，平行板電容器兩極板間電壓恒定，帶電的油滴在極板間靜止，斷開開關(guān)后，再將極板間距離增大些，則油滴將 (

)創(chuàng)新拓展圖1－8－12A．向上運(yùn)動(dòng) B．仍然靜止C．向下運(yùn)動(dòng) D．向左或向右運(yùn)動(dòng)答案：B變式1.將題變?yōu)閷㈦娙萜髋c電源斷開后，又將兩板間距減小，帶電液滴將如何運(yùn)動(dòng)？答案：仍靜止．變式2.閉合開關(guān)K使電容器充電后，帶電的油滴恰好靜止在極板間，下列說法正確的是 (

)A．不斷開電源，當(dāng)兩極板錯(cuò)開使正對(duì)面積減小時(shí)，油滴向下運(yùn)動(dòng)B．不斷開電源，當(dāng)兩極板間的距離增大時(shí)，油滴向下運(yùn)動(dòng)C．?dāng)嚅_電源，當(dāng)兩極板錯(cuò)開使正對(duì)面積減小時(shí)，油滴向下運(yùn)動(dòng)D．?dāng)嚅_電源，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí)，油滴向下運(yùn)動(dòng)油滴向下運(yùn)動(dòng)．B正確．